(57)【要約】  【課題】液化ガスタンカー上で気化ガスを安全にかつコスト面からも許容可能な態様で燃焼させる。  【解決手段】燃焼器ユニットが、出口の内径ｄに向かって円錐状に先細となったバーナーヘッド４６を備えた渦流燃焼器２８と、出口の内径ｄに等しい内径と出口の内径ｄの少なくとも２０％の長さｌとを有してバーナーヘッド４６に隣接する円筒形の安定化ゾーン４８と、より大きい内径Ｄに対する長さＬの比Ｌ／Ｄが少なくとも０．３３であって安定化ゾーン４８に隣接する円筒形の予燃焼室５０と、予燃焼室５０の内径Ｄよりも大きい内径とこの内径よりも大きい長さとを有して予燃焼室５０に隣接する後燃焼室６０と、多数の独立した排気ガスの噴流を発生させるための多数の排気孔６４を備えた円錐台形出口領域６２と出口領域６２を同心的に取り囲む混合用空気のための供給パイプ３２とを備えた混合手段とを有する。【選択図】図３
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
気化ガスを燃焼させるための燃焼器ユニット（１０）を備え、該燃焼器ユニット（１０）が、
気化ガスのためのガス供給装置（４２）および燃焼用空気のための供給手段（４０）を備えた渦流燃焼器（２８）と、
前記ガスを燃焼用空気とともに完全に燃焼させるための燃焼室（３０）と、
該燃焼室（３０）から発生した排気ガスを混合用空気と混合するための混合手段（３２，６４）とを有する液化ガスタンカー（１４）において、
前記渦流燃焼器（２８）が、出口の内径（ｄ）に向かって円錐状に先細となったバーナーヘッド（４６）を備え、
前記出口の内径（ｄ）に等しい内径と該出口の内径（ｄ）の少なくとも２０％の長さ（ｌ）とを有する円筒形の安定化ゾーン（４８）が前記バーナーヘッド（４６）に隣接し、
内径（Ｄ）に対する長さ（Ｌ）の比Ｌ／Ｄが少なくとも０．３３である、より大きい内径（Ｄ）を有する円筒形の予燃焼室（５０）が前記安定化ゾーン（４８）に直接隣接し、
前記予燃焼室（５０）の内径（Ｄ）よりも大きい内径と該内径よりも大きい長さとを有する後燃焼室（６０）が前記予燃焼室（５０）に隣接し、
前記混合手段が、多数の独立した排気ガスの噴流を発生させるための多数の排気孔（６４）を備えた円錐台形出口領域（６２）と、該出口領域（６２）を同心的に取り囲む、混合用空気のための供給パイプ（３２）とを備えてなることを特徴とする液化ガスタンカー。
【請求項２】
前記安定化ゾーン（４８）の長さ（ｌ）が前記出口の内径（ｄ）の２５％または３０％または４０％であることを特徴とする請求項１記載の液化ガスタンカー。
【請求項３】
前記比Ｌ／Ｄが少なくとも０．５または０．７５または１．０または１．２５であることを特徴とする請求項１または２記載の液化ガスタンカー。
【請求項４】
供給された前記混合用空気に渦巻運動を付与するための渦流発生装置が設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の液化ガスタンカー。
【請求項５】
前記混合用空気のための供給パイプ（３２）が前記燃焼室（３０）の周りに同心的に配置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の液化ガスタンカー。
【請求項６】
前記混合手段の円錐台形出口領域（６２）が前記燃焼室（３０）の縦軸（６６）に対して約３０度の円錐半角を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の液化ガスタンカー。
【請求項７】
前記燃焼器の故障時に前記気化ガスに空気を混合するための閉ループパイプライン（８０）が前記混合手段（３２，６４）の領域に配置され、該閉ループパイプライン（８０）から半径方向内方に複数の混合用ライン（８２）が延び、かつ前記混合手段（３２，６４）内で終端していることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の液化ガスタンカー。
【請求項８】
前記閉ループパイプライン（８０）が前記混合用空気のための供給パイプ（３２）の内部または外部に配置されていることを特徴とする請求項７記載の液化ガスタンカー。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、技術的理由で液化ガスタンカーまたは液化ガス貨物船のいずれにも発生する気化ガスを燃焼させるための燃焼器ユニットを備えた液化ガスタンカーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液化ガスタンカー上の液化ガスタンクの断熱性に限度があり、かつ耐圧性にも同様に限度があるために、極めて低温の液化ガス（例えば天然ガス、メタン、水素、ブタン、‥‥などの種々の液化ガス）から様々な量で常時気化するガスを安全に処理することが必要になる。ここでの主な解決策は、このガスをタンカー上で推進およびその他の用途に直接消費することであることは明らかである。周知の液化ガスタンカーにおいては、この目的のために特に開発されたガスエンジンが用いられている。しかしながら、エンジンが動作していない（港における停泊期間等）ことが定期的に起きるので、この用途のみでは不十分なため、気化ガスの再液化または燃焼がさらなる処理の可能性として要求されてきた。故障した場合の安全性を保つためには余裕が必要である上に、発生ガスの専用の再液化は極めてコストがかかるために、原則として、付加的あるいは独占的に、推進に使用することができないガスは燃焼によって処分しなければならないことが規則で定められている。
【０００３】
気化ガスの燃焼に関しては、安全上の理由から、発生した排気ガスが或る温度を超えないことを保証しなければならず、現在では最高４５０℃と規定されている。推進ユニットが停止しているとき、かなり多量の気化ガスが放出されるので、そして比較的低い最終温度である４５０℃は、燃焼中または燃焼後に多量の空気と混合する必要があり、かつこの混合を、一条の高温ガスも煙突から出ないように行なわなければならないので、このことを容易に達成するのは技術的に不可能である。
【０００４】
また、発生した気化ガスは、船の甲板よりもはるか上方で排出される炎で燃焼させなければならないことも要求され、その結果、自由に発生する炎が船の上部構造物のいかなる部分の近傍にも可能な限り近付かないようにしているが、このことは風があるときには完全に除外できないから好ましくなく、したがって、安全上の観点から見れば、この解決策は不満足と見なさなければならない。
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
本考案の目的は、液化ガスタンカー上で気化ガスを安全にかつコスト面からも許容可能な態様で燃焼させるための解決策を提供するものであり、これにより、多量の過剰な空気があっても安定な炎を用いた気化ガスの安全かつ完全な燃焼が保証される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
気化ガスを燃焼させるための燃焼器ユニットを備え、この燃焼器ユニットは、気化ガスのためのガス供給装置および燃焼用空気のための供給装置を備えた渦流燃焼室と、上記ガスを燃焼用空気とともに完全に燃焼させるための燃焼室と、この燃焼室から発生した排気ガスを混合用空気と混合するための混合手段とを備えた液化ガスタンカーにおいて、上記渦流燃焼器が、円筒形の安定化ゾーンと出口の内径に向かって円錐状に先細となったバーナーヘッドと、このバーナーヘッドに隣接する円筒形の安定化ゾーンとを有し、この安定化ゾーンの内径が上記出口の内径に等しく、かつその長さが上記出口の内径の少なくとも２０％であり、上記安定化ゾーンには、内径に対する長さの比Ｌ／Ｄが少なくとも０．３３である、より大きい内径を有する円筒形の予燃焼室が隣接し、この予燃焼室には、この予燃焼室の内径よりも大きい内径とこの内径よりも大きい長さとを有する後燃焼室が隣接し、上記混合手段が、多数の独立した排気ガスの噴流を発生させるための多数の排気孔を備えた円錐台形出口領域と、この出口領域を同心的に取り囲む、混合用空気のための供給パイプとを備えていることによって、上記目的が達成される。
【０００７】
この対策の組合せにより、流体技術的効果が生じ、多量の余剰空気があっても安定にかつ信頼性をもって燃焼する極めてコンパクトな炎が発生し、煙道ガスは効果的に混合用空気中に混合され、その結果、排気ガスには高温ガスが混じらず、排気ガスの温度のコントロールは容易である。
【０００８】
上記安定化ゾーンの長さは、上記出口の内径の２５％または３０％または４０％あるいはこれらの数字の間の値である。
【０００９】
上記予燃焼室の比Ｌ／Ｄは少なくとも０．５または０．７５または１．０または１．２５とすることができる。
【００１０】
さらに混合用空気中へ煙道ガスをよりよく混合するために、供給された混合用空気に渦巻運動を付与するための渦流発生装置を設けることができる。
【００１１】
本考案では、混合用空気のための供給パイプを燃焼室の周りに同心的に備えている。
【００１２】
上記混合手段の円錐台形出口領域が上記燃焼室の縦軸に対して約３０度の円錐半角を有することが好ましい。
【００１３】
本考案のさらなる利点および特徴は、図面を参照した好ましい実施の形態の説明から明らかになるであろう。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、液化ガスタンカー１４の煙突構造１２内における図２および図３に示す燃焼器ユニット１０の配置を概略的に示し、煙突構造１２の内部には、排気ライン、すなわちタンカー１４のガスエンジン１６の煙突も存在するので、上記燃焼器ユニットは、既存の、またはいずれにしても備えていなければならない煙突構造と一体に設けることができる。
【００１５】
気化ガスの形態の燃焼用ガスは、船の液化ガスタンクおよび安全装置兼コントロールユニット２２に連通する供給ライン２０を通じて燃焼器ユニット１０に供給される。安全装置兼コントロールユニット２２は、安全装置および遮断バルブと、タンクから永続的に気化する燃焼用ガスを供給ライン２０内が或る圧力(原則的に２００ミリバール(２００ｈＰａ)未満)になるように制御された態様で燃焼器ユニット供給するための圧力コントローラとを備えている。
【００１６】
図２および図３は、本考案で用いられる燃焼器ユニット１０に関連し、図２は側面図、図３は一部を断面とした側面図を示す。
【００１７】
この燃焼器ユニットは、発生する排気ガスが上方へ向かって垂直に大気に放出されるように、取付けフレーム２６に垂直方向に取り付けられている。外側ジャケットを形成する混合用空気のための供給パイプ３２によって囲まれた燃焼室３０内で渦流燃焼器２８が動作する。２個の軸流ファン３６が、燃焼室３０と混合用空気のための供給パイプ３２との間の環状領域３８内に混合用空気を搬送し、図３に示すように、軸流ファン３６のそれぞれの空気取入れ口が接線方向に配置され、その結果供給される混合用空気に渦巻運動が発生し、さらに下流に供給される排気ガスとの混合状態が改善される。
【００１８】
燃焼用空気ファン４０は燃焼用空気を渦流燃焼器２８内へ搬送し、渦流燃焼器２８にはコントロールユニット（図示せず）によって燃焼用ガスがガスパイプ４２を通じて供給される。
【００１９】
渦流燃焼器２８は、内径ｄの出口に向かって円錐状に先細となったバーナーヘッド４６を備え、渦巻く燃焼用空気がこのバーナーヘッド４６を通過することによってその渦巻運動が強勢される。バーナーヘッド４６に隣接して円筒形の安定化ゾーン４８が設けられ、この安定化ゾーン４８は、バーナーヘッド４６の出口の内径ｄに等しい内径と、内径の約２０％である長さｌとを有する。この安定化ゾーン４８は耐火物で裏打ちされて、炎の安定性を改善するのに役立つ。安定化ゾーン４８には、より大きい内径Ｄを有する円筒形の予燃焼室５０が隣接している。本実施の形態においては、予燃焼室５０の長さＬがその内径Ｄにほぼ等しい。
【００２０】
付加的な空気の供給ラインが燃焼用空気ファン４０から接続部５６を介して予燃焼室５０を取り巻く環状空間５８および随意的に安定化ゾーン４８に通じていて、予燃焼室５０内に接線方向および半径方向に開口する複数のオリフィス、および／または予燃焼室５０の下流の後燃焼室６０内に半径方向に開口する複数のオリフィスを通じて燃焼室内に混合用空気を供給する機能を有する。
【００２１】
円筒形の後燃焼室６０は、予燃焼室５０よりもさらに大きい内径を有し、かつ斜面に多数の排気孔６４を備えた円錐台形の出口領域６２で終端している。
【００２２】
後燃焼室６０および出口領域６２は、耐熱性ステンレス鋼板からなることが好ましいが、耐熱性ライニングを備えた他の材料で形成してもよい。燃焼器ユニットの縦軸６６にほぼ直交する出口領域６２の端部は、縦軸６６に直交する端壁６８によって閉塞されている。
【００２３】
混合用空気のための供給パイプ３２は、燃焼室とともに同心的環状ギャップの形態の環状領域３８を形成し、混合用空気は、排気孔６４から発生する排気ガスの噴流に合流するまで環状領域３８を通って案内され、かつ排気ガスと混合された後に、混合用空気のための供給パイプ３２の上部の収束・発散端部から、冷却された排気ガスの形態で放出される。
【００２４】
２以上の空気比率でガスが予燃焼室５０内において温度約１２００℃でほぼ完全に燃焼される。煤の出ない完全な燃焼は後燃焼室６０内で発生する。後燃焼室６０から排気孔６４を通って発生する排気ガスが、多数の独立した噴流に分岐されるので、極めて短い距離内で強い混合が起こり、その結果、混合用空気と排気ガスとの混合体が短い距離後に例えば４５０℃未満の平均温度に達し、排気孔６４から上方の煙突の高さを低く保つことが可能になる
排気ガスを混合用空気中に噴出する多数の独立した噴流を介して効果的に混合することによって、混合用空気の圧力レベルを比較的低くすることが可能になることから、供給されるべき空気（混合用空気）の大部分のために軸流ファンを使用することができ、これにより、ファンのための電力のかなりの低減、したがって電力コストの節約が可能になる。それ以外に、軸流ファンは比較的コンパクトなため、設置スペースが少なくて済む。渦流燃焼器としての燃焼室の特に効率的な構成とともに、本考案は、液化ガスタンカーにおけるスペース上および安全上の立場に関連して実質的な利益を得ることができる。
【００２５】
図４は、空気と混合するための供給パイプ３２の外側に配置されかつ気化ガスのためのガスパイプ４２に接続された（接続は図示せず）入口８１を有する閉ループパイプライン８０と、介装された燃焼器故障制御バルブ（図示せず）とを備えた燃焼器ユニットの変形を示す。閉ループパイプライン８０からは多数の混合ライン８２が半径方向内方に延びており、これらは混合用空気３２のための供給パイプの内部で終端し、燃焼器が故障した場合に、気化ガスを混合用空気中に混合する機能を有する。この場合には、正常であれば燃焼されるべき気化ガスが、閉ループパイプラインの下流、または排気孔６４の下流の短い距離のみで、もはや引火不能な程度に冷たい混合用空気と混合されることが保証される。この安全対策により、燃焼器が故障しても、気化ガスは、いかなる障害をも発生させることなく不燃焼状態でポートまたは他の安全な領域に放出され、何かの理由で燃焼器が再起動するのを不可能にする。
【００２６】
閉ループパイプライン８０は、図示のように混合用空気のための供給パイプ３２の外部に配置されているのが好ましいが、この場合は、特別の温度抵抗を必要としないので、上記供給パイプ３２の内部または外部のいずれに配置されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】燃焼器ユニットを備えた本考案による液化ガスタンカーの概略図である。
【図２】燃焼器ユニットの側面図である。
【図３】図２の燃焼器ユニットの、一部を断面とした側面図である。
【図４】気化ガスを低温の混合用空気に混合するための閉ループパイプラインを備えた燃焼器ユニットの変形を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２８】
１０    燃焼器ユニット
１２    煙突構造
１４    液化ガスタンカー
２０    供給ライン
２２    コントロールユニット
２６    取付けフレーム
２８    渦流燃焼器
３０    燃焼室
３２    混合用空気の供給パイプ
３６    軸流ファン
３８    環状領域
４０    燃焼用空気ファン
４２    ガスパイプ
４６    バーナーヘッド
４８    安定化ゾーン
５０    予燃焼室
５６    接続部
５８    環状空間
６０    後燃焼室
６２    出口領域
６４    排気孔
６６    縦軸
６８    端壁
７０    供給パイプの上端
８０    閉ループパイプライン
８１    入口
８２    混合ライン
ｄ    安定化ゾーンの内径
ｌ    安定化ゾーンの長さ
Ｌ    予燃焼室の長さ
Ｄ    予燃焼室の内径
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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